核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪及探测方法

摘要

本发明涉及一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪及探测方法。由计算机经通讯控制器连接发射控制器和接收控制器，发射控制器经发射电路、大功率电源与发射桥路连接，接收控制器与第N采集单元连接，第一采集单元～第N采集单元串联连接，并与其相对应的第一接收线圈～第N接收线圈连接。在坝顶铺设多匝的长方形发射线圈，用接收线圈进行接收，接收线圈中采集到核磁共振响应信号即可证明堤坝存在渗漏，数据处理后绘制堤坝含水图确定渗漏位置。利用核磁共振探测坝渗漏隐患，直接测量堤坝内部水含量，更精准的确定坝渗漏位置；最大限度的减少在检测中队堤坝的破坏，不增加新的安全隐患；整个测试完全在坝顶进行，便于检测操作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水利工程的地球物理探测设备，尤其是基于核磁共振技术实现的堤坝渗漏隐患探测装置及探测方法。

背景技术

核磁共振地下水探测方法(Magnetic Resonance Sounding，简称MRS方法)是一种直接地非破坏性的地球物理勘探方法。

CN101858991A公开了一种以温度为示踪剂探测的堤坝渗漏通道位置的系统及方法，该发明的系统包括N个温度传感器、信号获取装置、信号融合处理装置、控制系统以及数据终端装置；其中N个温度传感器均匀分布设置在堤坝的坝体内，分别与信号获取装置连接，信号获取装置、信号融合处理装置、控制系统以及数据终端装置一次串接。由控制系统控制网络节点切换，实施温度传感器的循环检测，通过测量钻孔中水的温度来判断堤坝体的温度分布情况，从而实现整个堤坝断面的温度探测。通过采集温度数据，进一步进行处理，绘制等温线图，来完成对堤坝渗漏位置的确定。CN1241718A公开了一种集中电流场的堤坝渗漏检测仪及测量的方法。本发明主要是在水中测量，通过一种特殊的电流场分布来探测堤坝有水一侧的漏水位置。以上发明通过温度探测和电流场探测，完成对堤坝渗漏位置的确定，但都存在不足。如利用温度测量时，为判断坝体的温度分布，就要在坝体上进行多次钻孔，对坝体造成损坏，形成安全隐患。通过电流场检测来确定堤坝渗漏位置，则需要在水中进行测量，在设备防水性设计及具体实施存在一定难度。最重要的是这两种方法都是对堤坝渗漏位置间接探测方法，存在一定的不准确性。

发明内容

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪；

本发明的另一目的是提供一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2，通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接，发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接，发射电路5与发射桥路7连接，配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接，接收控制器4与第N采集单元连接，第一采集单元～第N采集单元串联连接，第一采集单元～第N采集单元与其相对应的第一接收线圈～第N接收线圈连接。

第一采集单元～第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接，通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。

核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法，包括以下顺序和步骤：

a、根据堤坝顶部形状，铺设一个多匝长方形或正方形的大线圈作为发射线圈9，尽量覆盖全部探测坝顶；

b、在发射线圈9中，等间距铺设第一接收线圈～第N接收线圈和与第一接收线圈～第N接收线圈相对应的第一采集单元～第N采集单元；

c、用磁力仪获取当地磁场的强度，转化为拉莫尔频率，在计算机1中进行相应的设置。根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性，计算发射桥路7的配谐电容8的大小；

d、根据堤坝高度，在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积，在通常情况下，发射时间是固定的，发射电流越大，探测深度越大，设置从大到小的激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测；

e、依照设置的发射脉冲距，设置大功率电源6的电压值，在发射线圈9中产生大功率的交变电流，发射时间通常设置为40ms；

f、发射完成后，经过一段死区时间，接收控制器4向采集单元16～21发射同步采集命令，第一采集单元～第N采集单元采集完第一接收线圈～第N接收线圈信号后，将采集数据返回至接收控制器4，完成一次探测工作；

g、为了降低噪声，提高接收信号的信噪比，多次重复步骤e和步骤f，将采集到的数据分别进行叠加处理，直至全部探测工作完成；

h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图，确定渗漏点的位置，完成堤坝渗漏隐患的探测。

有益效果：

用核磁共振技术对堤坝渗漏隐患探测。实现了对堤坝渗漏位置的直接测量，提高了坝渗漏隐患探测的精度，并且在坝顶平铺设备进行测量减少了对坝体的损坏，降低了堤坝破坏，提高了探测操作效率，增强了探测可实施性。

附图及附图说明

图1是核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的结构框图

图2是附图1中采集单元的结构框图

1计算机，2通讯控制器，3发射控制器，4接收控制器，5发射电路，6大功率电源，7发射桥路，8配谐电容，9发射线圈，22通讯接口电路，23同步控制电路，24继电器电路，25谐振电路，26放大器电路，27采集电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例作进一步详细说明：

计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2，通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接，发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接，发射电路5与发射桥路7连接，配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接，接收控制器4与第N采集单元连接，第一采集单元～第N采集单元串联连接，第一采集单元～第N采集单元与其相对应的第一接收线圈～第N接收线圈连接。

第一采集单元～第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接，通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。

核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法，包括以下顺序和步骤：

a、根据堤坝顶部形状，铺设一个多匝长方形或正方形的大线圈作为发射线圈9，尽量覆盖全部探测坝顶；

b、在发射线圈9中，等间距铺设第一接收线圈～第N接收线圈和与第一接收线圈～第N接收线圈相对应的第一采集单元～第N采集单元；

c、用磁力仪获取当地磁场的强度，转化为拉莫尔频率，在计算机1中进行相应的设置，根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性，计算发射桥路7的配谐电容8的大小；

d、根据堤坝高度，在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积，在通常情况下，发射时间是固定的，发射电流越大，探测深度越大，设置从大到小激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测；

e、依照设置的发射脉冲距，设置大功率电源6的电压值，在发射线圈9中产生大功率的交变电流，发射时间通常设置为40ms；

f、发射完成后，经过一段死区时间，接收控制器4向第一采采集单元～N采集单元发射同步采集命令，第一采集单元～第N采集单元采集完第一接收线圈～第N接收线圈信号后，将采集数据返回至接收控制器4，完成一次探测工作；

g、为了降低噪声，提高接收信号的信噪比，多次重复步骤e和步骤f，将采集到的数据分别进行叠加处理，直至全部探测工作完成；

h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图，确定渗漏点位置，完成堤坝渗漏隐患的探测。

实施例1

计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2，通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接，发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接，发射电路5与发射桥路7连接，配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接，接收控制器4与第N采集单元连接，第一采集单元～第N采集单元串联连接，第一采集单元～第N采集单元与其相对应的第一接收线圈～第N接收线圈连接。

第一采集单元～第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接，通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。

核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法，包括以下顺序和步骤：

a、根据堤坝顶部形状和坝长，铺设一个多匝长方形的大线圈作为发射线圈9，发射线圈9尽可能覆盖全部探测坝顶；

b、在发射线圈9中，等间距铺设第一接收线圈～第N接收线圈和与第一接收线圈～第N接收线圈相对应的第一采集单元～第N采集单元；

c、用磁力仪获取当地磁场的强度，转化为拉莫尔频率，在计算机1中进行相应的设置，根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性，计算发射桥路7的配谐电容8的大小；

d、根据堤坝高度，在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积，在通常情况下，发射时间是固定的，发射电流越大，探测深度越大，设置从大到小激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测；

e、依照设置的发射脉冲距，设置大功率电源6的电压值，在发射线圈9中产生大功率的交变电流，发射时间通常设置为40ms；

f、发射完成后，经过一段死区时间，接收控制器4向第一采采集单元～N采集单元发射同步采集命令，第一采集单元～第N采集单元采集完第一接收线圈～第N接收线圈信号后，将采集数据返回至接收控制器4，完成一次探测工作；

g、为了降低噪声，提高接收信号的信噪比，多次重复步骤e和步骤f，将采集到的数据分别进行叠加处理，直至全部探测工作完成；

h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图，确定渗漏点位置，完成堤坝渗漏隐患的探测。

实施例2

计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2，通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接，发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接，发射电路5与发射桥路7连接，配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接，接收控制器4与第N采集单元连接，第一采集单元～第N采集单元串联连接，第一采集单元～第N采集单元与其相对应的第一接收线圈～第N接收线圈连接。

第一采集单元～第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接，通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。

核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法，包括以下顺序和步骤：

a、根据堤坝顶部形状或坝长，铺设一个多匝正方形的大线圈作为发射线圈9，尽量覆盖全部探测坝顶；

b、在发射线圈9中，等间距铺设第一接收线圈～第N接收线圈和与第一接收线圈～第N接收线圈相对应的第一采集单元～第N采集单元；

c、用磁力仪获取当地磁场的强度，转化为拉莫尔频率，在计算机1中进行相应的设置，根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性，计算发射桥路7的配谐电容8的大小；

d、根据堤坝高度，在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积，在通常情况下，发射时间是固定的，发射电流越大，探测深度越大，设置从大到小激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测；

e、依照设置的发射脉冲距，设置大功率电源6的电压值，在发射线圈9中产生大功率的交变电流，发射时间通常设置为40ms；

f、发射完成后，经过一段死区时间，接收控制器4向第一采采集单元～N采集单元发射同步采集命令，第一采集单元～第N采集单元采集完第一接收线圈～第N接收线圈信号后，将采集数据返回至接收控制器4，完成一次探测工作；

g、为了降低噪声，提高接收信号的信噪比，多次重复步骤e和步骤f，将采集到的数据分别进行叠加处理，直至全部探测工作完成；

h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图，确定渗漏点位置，完成堤坝渗漏隐患的探测。